Steigungswinkel beim Start

Diskutiere Steigungswinkel beim Start im Verkehrsflugzeuge Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallo! Ich habe null Ahnung vom Fligen und daher eine - vielleicht völlig blöde - Frage: Wenn ein Flugzeug startet, welche Steigungswinkel sind...

Moderatoren: Skysurfer
  1. #1 volleyka, 11.09.2011
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    Hallo!
    Ich habe null Ahnung vom Fligen und daher eine - vielleicht völlig blöde - Frage:
    Wenn ein Flugzeug startet, welche Steigungswinkel sind dann möglich?
    Ich stelle mir idealisiert vor, dass die Flugbahn beim Steigungsflug durch eine linearen Gleichung veranschaulicht werden kann. Kann diese lineare Gleichung eine Steigung von 45° haben? Was "schafft" ein Flugzeug?
    DANKE!
    lg volleya
     
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  3. #2 Schorsch, 11.09.2011
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    Etwa 10° für unbeschleunigten Steigflug bei "normalen" Flugzeugen. Die Cessna Caravan, in der ich heute saß, konnte etwas mehr, aber so geschätzt 12 bis maximal 15°.
    Ein leerer A319 schafft anfangs bis zu 20°, aber wie gesagt: leer.

    Kampfflugzeuge können theoretisch anfänglich mit bis zu 90° steigen, aber nur anfangs.

    Mehr Theorie nötig?
     
  4. #3 volleyka, 11.09.2011
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    ah, danke.

    Ich bleibe mal bei normalen Flugzeugen.
    Wie lange (bis in welche Höhe) kann denn ein Flugzeug einen Steigungswinkel von - sagen wir mal 15° "halten"?
    Ist die Annahme eines lineraen Flugverlaufs realistisch oder sehr idealisiert?
    lg volleyka
     
  5. #4 IberiaMD-87, 12.09.2011
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    Hallo,

    es existieren im Internet AOM (aircraft operation manual) als PDF-Dateien vieler Flugzeugtypen und hier kann man Orientierungswerte nachlesen. Auch gibt es Foren (mitunter über spezielle Flugzeugtypen), wo Piloten nähere Informationen niederschreiben und auch deutlich wird, wie viele Faktoren eine Rolle spielen, wie hoch dann die Anfangssteigrate, Steigrate und der spätere Steigflug bis 10.000 ft sein kann oder sollte. Dies hängt mitunter auch davon ab, wie der Abflug erfolgen soll und welche Manöver zwecks Fluglärmreduzierung umgesetzt werden sollen. Eine möglichst hohe Anfangssteigrate wird zum Beispiel gerne gesehen, wenn dadurch der relevante Lärmteppich sich dadurch deutlich reduziert.

    Linear halte ich als Laie für nicht umsetzbar, da ein normal beladenes Flugzeug nicht linear mit identischer Steigrate seit dem Anfangssteigflug bis zur Reiseflughöhe steigen kann. Bei einigen Flugzeugtypen reduziert sich die mögliche Steigrate über 20.000 ft auf knapp 500 ft pro Minute und dies dann auch nur erlaubt bis zu einer bestimmten Höhe.

    Andererseits können einige Flugzeugtypen bei wenig Zuladung auch für einen bestimmten Zeitraum mit einem Winkel von deutlich mehr als 20 Grad steigen – nur ist dies für Fluggäste nicht mehr optimal.

    Gruss
     
  6. #5 Schorsch, 12.09.2011
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    390 27 1884
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    350 20 1560
    330 18 1459
    310 17 1366
    290 15 1270
    270 13 1155
    250 12 1053
    240 11 1006
    220 10 916
    200 9 833
    180 8 754
    160 7 679
    140 6 609
    120 5 542
    100 4 433
    50 3 282
    15 2 177

    Wie man sieht nimmt die Steigrate recht schnell ab. Ich hab jetzt keine Lust noch die True Airspeed rauszuschreiben, so dass man den Steigwinkel nicht ganz leicht rauskriegen kann. Linear ist er jedenfalls nicht, bestenfalls auf kurzen Abschnitten.
    Würdest Du sagen was Du rausfinden willst, könnte man Dir ggf. weiter helfen.
     
  7. #6 Taliesin, 12.09.2011
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    Was hier ja noch nicht geklärt wurde ist, ob mit "Steigungswinkel" der Neigungswinkel oder der Bahnwinkel gemeint ist.
     
  8. #7 Aeronaut, 13.09.2011
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    Der Begriff Steigungswinkel ist ein wenig irreführend. Sollte der Winkel gemeint sein, der sich für einen Betrachter von einem seitlichen Blickpunkt ergibt, ist der natürlich von der Leistung der Maschine abhängig ( Motorleistung, Beladung ) aber auch nicht unwesentlich von der Stärke des Gegenwinds.

    Dann hat man nämlich eine hohe Airsped bei geringerer Groundspeed, während die Steigrate ja gleichbleibt.

    Auch die einfachen Sportflugzeugen wie z.B. Segelflugschlepper Remorquer oder auch die gute alte Piper können da hübsche Steigwinkel aufweisen.
     
  9. #8 Schorsch, 13.09.2011
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    Eigentlich ist Steigwinkel für mich ganz eindeutig: Flugbahn gegen Horizont.
    Das ist in herkömmlicher flugmechanischer Definition "Gamma".
    Wind lassen wir mal weg.

    Und Gamma ist (bei null Wind):
    Gamma = arcsin(Vertical Speed / True Airspeed)

    Wenn Gamma nicht zu groß ist (<15°) kann man auch sagen:
    Gamma [deg] = 180°/pi * (Vertical Speed / True Airspeed)

    Da müssen natürlich die Geschwindigkeiten konsistente Einheiten haben.

    Beispiel von oben:
    Flugzeug steigt von 1500ft auf 1000ft in 2 Minuten (=4250ft/min). Angenommene Durchschnitts-TAS liegt bei 220KTAS.

    Gamma = 180/pi*((4250 * .3048*60*1/1852)/220) = ~11°.

    Bei dem Zahlenbeispiel von oben ist zu bedenken, dass es sich um einen konstant beschleunigten Steigflug handelt (jedenfalls bis zur Crossover Altitude), da mit konstanter Indicated Airspeed geflogen wird.
     
  10. #9 volleyka, 13.09.2011
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    Ja, den meinte ich. Ich bin eigentlich "nur" an den ersten 500 m intressiert (horizontal gesehen). Also betrachte ich den Start bis in eine Höhe von 300 m.


    Wenn ich eure Kommentare zusammenfassse, heißt das:

    Die Flugbahn kann (ohne Windeinflüsse) als in diesem kleinen Berech als linear angenommen werden.

    Gamma = arcsin(Vertical Speed / True Airspeed)
    Die Formel gefällt mir, denn die brauche ich! :)

    Wenn Fluggäste an Bord sind, sollte Gamma kleiner 20° sein, größere Steigungswinkel sind aber auch möglich - wie groß?


    Ich weiß, ich habe echt Null Ahnung von der Fliegerei. Daher bin ich für jede Antwort dankbar!

    Viele Grüße
    Volleyka
     
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    Hallo

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  12. #10 koehlerbv, 13.09.2011
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    Irgendwie bräuchte man die Frage schon konkreter gefasst. Kampf- und Experimentalflugzeuge schaffen kurze Zeit nach dem Abheben 90 Grad und mehr (bis zu einem Halbkreis mit anschliessendem Einschlag auf der SLB, die gerade verlassen wurde.
    Airliner können auf Shows mit sehr beachtlichen Steigraten vorgeführt werden, insbesondere wenn sie nach dem Abheben erstmal nur waagerecht weiter Fahrt aufnehmen und dann abheben.
    Welche Flugzeugarten interessieren? Die V22 startet i.d.R. mit 90 Grad.
    Brauchst Du typspezifische Maximalwerte oder eher das dazu passende "Normale"? Inwieweit akzeptierst Du die Streuung durch die Windgeschwindigkeit?

    Gegenfragen über Gegenfragen, aber anders geht es nicht.

    Bernhard
     
  13. #11 Schorsch, 13.09.2011
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    Was meinst Du genau mit "linear"?
     
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